まず、前回の授業で飛ばしたテキスト冊子(クリックしてダウンロード)の8.7.2節平衡条件(等温環境内では$F=U-TS$が最小値を取るところが平衡になる)を説明し、安定性から${\partial^2 F\over \partial V^2} \geq 0$でなくてはいけないこと($F$が下に凸(:←こういう漢字を作ろうと前から主張しているが、誰も本気にしてくれない)な関数でなくてはいけないこと)を示した。
というわけで順番を変更して第10章の「相転移」のところを先に説明して、$F$がでない状況があると「$F$が最小であれ」という条件から二つの相が共存する状況が出現することの説明をした。
授業では見せる時間がなかったが、↓にこの説明のアプリがある。
そこからまた第9章にもどって完全な熱力学関数が$U,F,G,H$の4つあることとそれぞれがルジャンドル変換でつながることの説明をし、$H$の物理的意味を話した(9.2.1節)。その後相転移の話に戻って、潜熱がエンタルピーの差になることを説明したところで授業終わり。
授業後に、
相転移が起こるときの$F$の(じゃない)変な形はどうやって求めるんですか?
という質問がきた。これは理論的に気体の分子運動で働く力から$P$と$V,T$の関係を出す(van der Waals方程式)ということもあるし、実験で調べた$P,V$の関係から補完するということもある。同じ人から、
擬似的な$F$のうち、真の$F$では直線に書き換えられてしまった部分は関係なくなるんですか?
という質問もあった。これはそのとおりで、実現するのは直線になった方の$F$なので、物理現象にはこの部分は影響しなくなってしまう。
今後の予定は、
となります。
試験では、A4一枚の紙(何が書いてあってもよい)持ち込み可です。
青字は受講者からの声、赤字は前野よりの返答です。
主なもの、代表的なもののみについて記し、回答しています。